История человечества и история туберкулеза
В то время, когда пара биологических видов живут бок о бок и взаимодействуют, события в жизни одного вида неминуемо влияют на судьбу другого вида. Особенно это актуально для видов, пребывающих в отношениях хищник-жертва либо хозяин-паразит.
Mycobacterium tuberculosis
© NIAID
В издании Nature Genetics сравнительно не так давно напечатана работа, посвященная эволюции возбудителя туберкулеза – Mycobacterium tuberculosis, и, в особенности, группы штаммов «Пекин». Оказалось, что в геномах микобактерий нашли отражение самые различные события: переход человечества к земледелию, промышленная революция XIX века в Европе, этнические конфликты в Китае а также распад СССР.
Интерес к возбудителю туберкулеза легко растолковать. Он до сих пор делается обстоятельством смерти приблизительно полутора миллионов людей каждый год, и обстановка не улучшается: появляются и распространяются штаммы, устойчивые к антибиотикам.
Бактерии очень редко прибегают к половому размножению и не могут рекомбинировать как вирусы (в то время, когда два штамма одного вируса передают в один момент одну и ту же клетку, на выходе может оказаться вирус с любым сочетанием генов исходных вирусов). Исходя из этого у дочерней бактерии геном постоянно будет аналогичен геному родительской бактерии с точностью до мутаций.
Мутации в большинстве случаев происходят приблизительно с однообразной частотой, не смотря на то, что у человека эта собственная, относительно низкая, частота, у бактерий – собственная, более высокая, а у некоторых вирусов еще более высокая. Зная, чему равна эта частота, и подсчитав различия в геномах двух организмов, возможно вычислить, в то время, когда жил их неспециализированный предок.
Помимо этого, в случае если какая-то мутация появится у родительской бактерии, то она будет сберигаться и у дочерних бактерий в течении многих поколений. Не считая времени судьбе неспециализированного предка согласно данным анализа целого генома возможно оценить размер популяции в различное время.
Довольно часто на этих правилах основываются антропологические изучения. В этих обстоятельствах употребляются митохондриальная ДНК и ДНК Y-хромосомы, по причине того, что они не участвуют в характерном половому процессу кроссинговере и передаются много поколений, изменяясь лишь в следствии случайных мутаций.
на данный момент в биологии происходит настоящий бум чтения геномов – секвенирования. Скорость чтения нуклеиновых кислот растет, а цена значительно уменьшается.
Это значит, что в рамках одного и того же изучения сейчас возможно изучить больше образцов, результаты будут точнее, а, помимо этого, удастся подметить относительно редкие явления.
В обрисовываемой работе авторы прочли всецело геномы бактерий группы «Пекин», взятых от 110 больных, и еще около 5000 образцов были протипированы на предмет принадлежности к главным штаммам. Раньше таких масштабных изучений не проводилось.
На основании прочтённых последовательностей были сделаны выводы о дорогах, времени и обстоятельствах распространения штаммов. Эти выводы превосходно согласуются с данными из области истории.
Считается, что туберкулез показался около 40 тысяч лет назад. M. tuberculosis не весьма долго существует в окружающей среде, в особенности в теплом климате, исходя из этого сначала она не воображала особенной угрозы из-за низкой плотности населения.
Люди стали жить более кучно лишь с развитием земледелия, и тогда бактерия смогла вольно передаваться от человека к человеку. Для туберкулеза возможность развития заболевания по окончании встречи с бактерией, другими словами того, что бактерия сможет размножаться и передавать новых людей, очень во многом зависит от общего состояния организма.
Не через чур сытые, временами замерзшие и ослабленные паразитами и другими инфекциями древние люди были совершенными мишенями для бактерии. Современные изучения свидетельствуют в пользу того, что неспециализированный предок всех современных микобактерий жил 10 тысяч лет назад на территории Плодородного полумесяца.
Плодородный полумесяц – это ближневосточный регион, названный за собственную форму на карте, охватывающую нижнее течение Нила, восточное побережье Средиземного моря и междуречье Евфрата и Тигра. Именно там зародилось скотоводство и земледелие, появились (чуть позднее) государства и первые города.
Пекинская линия обособилась 6600 лет назад на северо-востоке Китая, и как раз ее изучению посвящена работа. Пекинская линия считается самая опасной, потому, что как раз к ней относятся устойчивые к антибиотикам штаммы.
Представители пекинской линии покидали Китай пара раз. Во-первых, проникновение в Европу и на Ближний Восток осуществлялось по Великому шелковому пути.
Массовое попадание штаммов «Пекин» на территорию России случилось по окончании национальных восстаний: дунганского и пантайского – в цинском Китае во второй половине XIX века, в то время, когда китайские мусульмане вынуждены были эмигрировать, например, на территорию современных Киргизии, Узбекистана и Казахстана. В-третьих, распространению штаммов содействовало происходившее приблизительно тогда же расселение китайцев по островам в Тихом Океане и по тихоокеанскому побережью.
На основании геномных данных авторам работы удалось проследить трансформации в численности популяции представителей группы штаммов «Пекин».
Первый скачок численности, что удалось зарегистрировать, случился в первой половине XIX века и, возможно, был связан с урбанизацией, происходившей в то время. Следующий резкий скачок случился на протяжении Первой Мировой.
Во-первых, мобильность людей сейчас быстро увеличилась, а армейским приходилось жить достаточно скученно и по-походному: имеется из одной посуды, дремать в одном помещении. Во-вторых, как упоминалось выше, истощенные люди в нехорошем физическом состоянии более чувствительны к заболеванию, и у них стремительнее развиваются более серьёзные и заразные формы.
В-третьих, приблизительно сейчас по Европе прокатилась эпидемия испанки – сверхтяжелой разновидности гриппа, дополнительно ослаблявшей иммунитет заболевших. Помимо этого, больные испанкой и раненые в сражениях попадали в гражданские поликлиники и военно-полевые больницы, а кроме того при нынешнем уровне асептики и антисептики поликлиники продолжают и сейчас быть источниками страшных бактерий.
После этого по окончании массового внедрения антибиотиков в середине 60-х численность популяции начала уменьшаться, но эта тенденция была переломлена обратно в сторону роста числа бактерий двумя событиями. Во-первых, началась эпидемия СПИДа.
Больной иммунодефицитом весьма легко заражается туберкулезом и распространяет его. Во-вторых, по окончании распада открытия границ и Советского Союза мир познакомился с киргизско-узбекскими штаммами.
Знакомство выяснилось весьма интенсивным из-за неприятностей в медицинской и санитарно-эпидемиологической совокупностях постсоветских стран. Как раз из этого по миру начали распространяться устойчивые к антибиотикам разновидности микобактерий.
Трансформации в численности популяции представителей группы штаммов «Пекин»
© Merker et al. 2015 Nature Genetics
бактерии и Люди живут в весьма тесном сотрудничестве, но человек эволюционирует медленнее, чем бактерия, исходя из этого в геномах бактерий возможно найти записи о событиях людской истории, а в людской геноме о событиях бактериальной истории – сложнее. Быть может, их возможно подметить, изучая распространенность мутации CCR5-?32.
Это мутация в гене, кодирующем один из рецепторов на поверхности T-лимфоцитов. Она попала в центр внимания по причине того, что гомозиготные носители данной мутации не смогут заразиться ВИЧ.
Не смотря на то, что она очень плохо воздействует на иммунитет, она была достаточно распространена. Среди населения северной Европы 10-14% имеют хотя бы одну мутантную копию гена CCR5, и от 1 до 5% – две мутантные копии.
Наряду с этим носители мутантной разновидности отсутствуют среди коренного населения южной и западной Африки либо Японии. На сегодня выдвинуто две главных догадки, растолковывающих такое положение дел.
По одной, мутация защищала от чумы, по второй – от натуральной оспы, и за счет этого распространилась в местах, где свирепствовали эпидемии этих заболеваний.
Источник: А. Брутер polit.ru
Туберкулёз. История неравной борьбы человечества с чахоткой
